So finden Sie den richtigen Reflow-Lötofen für eine effiziente PCB-Bestückung

October 16, 2017 CircuitStudio

Lot

 

Ob Sie nun ein Elektronikingenieur sind wie ich oder ein Hobbyelektroniker, mit Reflow-Lötöfen können Sie Platinen (PCBs) schnell und bequem bestücken. Wenn Sie schon einmal dicht gepackte PCBs mit vielen kleinen oberflächenmontierten Bauteilen bestückt oder Bausteine mit BGA-Gehäuse (Ball Grid Array) in Ihren Designs verwendet haben, dann haben Sie mit Sicherheit auch mit einem Reflow-Lötofen zu tun gehabt. Während sich der ambitionierte Hobbytechniker vielleicht entschließt, einen „Toaster-Reflow-Ofen“ zu bauen, können viele Unternehmen durch den Erwerb eines handelsüblichen Reflow-Ofens Zeit und Ressourcen sparen. In diesem Post werden die Kriterien erläutert, die bei der Auswahl eines für Ihren Bedarf geeigneten Reflow-Ofens eine Rolle spielen.

 

 

Mini-Backofen
Mit einem Mikrocontroller und ein paar Thermoelementen können Sie Ihren alten Mini-Backofen einfach in einen selbstgebauten Reflow-Lötofen verwandeln.

 

Zur Auffrischung: Das Reflow-Lötverfahren

Mit dem Reflow-Lötverfahren können High-Density-PCBs, die beim Handlöten selbst für sehr erfahrene Ingenieure und PCB-Techniker eine Herausforderung darstellen, schnell bestückt werden. Zunächst wird eine Lotpastenmischung, die sowohl Lot als auch Flussmittel enthält, mit einer Schablone auf das hergestellte PCB aufgetragen. Die Bauteile werden platziert und normalerweise durch die Hafteigenschaften der Lotpaste in Position gehalten. Schließlich wird das PCB in den Reflow-Ofen geschoben, wo es erhitzt wird.

Das Reflow-Lötverfahren beruht auf Konvektionsheizung, ganz ähnlich wie bei Ihrem Backofen zu Hause. Die Temperatur der heißen Luft im Ofen folgt einem Temperaturprofil, das die optimale Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit für die jeweilige Lotpaste und die verwendeten Bauteile gewährleistet. Elektronikhersteller geben empfohlene Temperaturprofile vor, die sich gut als Ausgangspunkt eignen. Manchmal muss das Temperaturprofil jedoch für einen optimalen Lötvorgang verändert werden.

Die vier Haupttemperaturzonen des Temperaturprofils sind Vorwärmen, Aktivieren des Flussmittels, Löten und Abkühlen. Diese Temperaturen sollten so niedrig sein, dass eine Beschädigung der PCB-Bauteile ausgeschlossen ist, aber trotzdem hoch genug zum Schmelzen der Lotpaste. Reflow-Öfen gibt es von vielen Unternehmen, aber betrachten wir doch einmal einige Faktoren, die Sie vor dem Kauf berücksichtigen sollten.

 

Reflow-Lötprofil im Temperatur-Zeit-Verlauf
Reflow-Temperaturprofilhttps://www.elektormagazine.com/magazine/elektor-200712 eines typischen Lots

 

Zeit sparen mit Temperaturprofilen

Je nach Budget können Sie für einen Reflow-Ofen $50, $50.000 oder einen beliebigen Betrag dazwischen ausgeben. Ich habe sowohl einen $50 teuren „Reflow-Ofen“, sprich einen umgebauten Mini-Backofen, als auch ausgefeiltere und kostspieligere Reflow-Öfen verwendet. Alle haben ihre Vor- und Nachteile.

Ein Vorteil von höherwertigen Reflow-Öfen ist, dass verschiedene benutzerdefinierte Temperaturprofile programmiert und in der Ofensoftware gespeichert werden können. Diese Funktion ist viel wert, wenn verschiedene Arten von PCBs bestückt werden sollen. Eins kleines PCB zum Beispiel erwärmt sich viel schneller als ein großes, weshalb ein verkürztes Temperaturprofil für schnellstmögliches Löten angelegt werden kann.

Außerdem wird bei umweltschonenden Anwendungen möglicherweise eine bleifreie Lotpaste benötigt, die einen höheren Schmelzpunkt als herkömmliche Zinn-Blei-Lotpaste besitzt. Benutzerdefinierte Temperaturprofile bieten Ihnen die Flexibilität, verschiedene Arten von PCBs mit unterschiedlichen Lotpasten effizient zu löten.

Neben den Temperaturprofilen sind Temperaturgenauigkeit und -erfassung ein wichtiger Aspekt beim Reflow-Verfahren. Reflow-Öfen sind zur Temperaturerfassung normalerweise mit einem oder mehreren Thermoelementen ausgestattet. Diese Sensoren gewährleisten, dass der Ofen wie gewünscht aufheizt und abkühlt. Genau wie Ihr Backofen zu Hause besitzen Reflow-Öfen heiße und kalte Bereiche, und die Temperatur ist nicht immer zu 100 % genau. Wenn Sie einen Reflow-Ofen mit mehreren Thermoelementen kaufen, können Sie die ausreichende Erwärmung aller wichtigen Bauteile des PCB sicherstellen und Ihre PCBs effizienter „backen“.

Die ideale Ofengröße für Ihren Bedarf

Eine weitere praktische Überlegung, die Sie jetzt nach Abwägung der für Ihren Reflow-Lötvorgang benötigten thermischen Leistungsfähigkeit anstellen sollten, betrifft die Größe des Reflow-Ofens. Reflow-Öfen von geringerer und mittlere Qualität sind vielleicht die geeignetste Option, wenn der Ofen auf einem Tisch oder einer Arbeitsplatte in Ihrem Arbeitsbereich stehen soll. Diese eignen sich jedoch nur, wenn Sie relativ kleine Mengen von PCBs bestücken oder über ein knappes Budget verfügen. Die Preise liegen zwischen $50 und $10.000. Sollte Ihr Budget gar unter $50 liegen, können Sie Ihren eigenen Reflow-Ofen aus einem Mikrocontroller und einem Mini-Backofen bauen. Stellen Sie sich das einmal vor – Sie könnten Ihre PCBs bequem im Schlafanzug in Ihrer Küche bestücken!

Die Spitzenmodelle unter den Reflow-Öfen sind in der Regel große, für eine Produktionshalle geeignete Einzelgeräte und kosten etwa $10.000 oder mehr. Diese Öfen bieten normalerweise eine höhere thermische Leistungsfähigkeit, engere Temperaturtoleranzen und die Möglichkeit, PCBs in größeren Stückzahlen zu löten. Diese Vorteile ergeben sich durch die Verwendung eines Förderbands, welches die PCBs durch mehrere Ofenzonen mit unterschiedlichen Temperaturen transportiert. Außerdem ermöglichen leistungsstarke Öfen durch effizientere Heizelemente und Wasserkühlung ein schnelles Aufheizen und Abkühlen.

 

Mann beim Bauteillöten
Im Allgemeinen ist Reflow-Löten schneller und genauer als Handlöten.

 

Fazit

Viele Ingenieure und Unternehmen können durch den Kauf eines Reflow-Lötofens Zeit und Ressourcen sparen. Grundsätzlich ist Reflow-Löten schneller und genauer als das herkömmliche Handlöten. Ich würde also immer – falls verfügbar – das Reflow-Verfahren bevorzugen. Sollte Ihr Budget begrenzt sein, finden Sie viele kostengünstige Reflow-Öfen, welche zeitsparende Temperaturprofile und eine moderate thermische Leistungsfähigkeit bieten. Falls Sie mehr ausgeben wollen, erlaubt Ihnen ein Highend-Reflow-Ofen die PCB-Bestückung in großen Stückzahlen und eine hervorragende Temperaturgenauigkeit. Sollten Sie zwischen den beiden Optionen hin- und hergerissen sein, überlegen Sie sich, wie schnell und wie viele PCBs zu einer bestimmten Zeit gelötet werden müssen. Möglicherweise entlastet Sie ein leistungsfähigerer Ofen, wenn Sie vorhaben, mit einer größeren Menge PCBs zu arbeiten.

Ganz gleich, wie viel Sie ausgeben möchten oder wie viel Erfahrung Sie im Reflow-Löten besitzen, CircuitStudio kann Sie beim Entwurf von PCBs unterstützen, die ihre Aufgabe unabhängig von dem zum Löten verwendeten Ofen erfüllen.

Haben Sie eine Frage zu Reflow-Lötöfen? Dann kontaktieren Sie einen Experten bei Altium.

 

 

 

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